低温甲烷工艺制取天然气技术经济分析.docx

学兔兔 www.xuet ut 2011 年第30卷增刊 化 工 进 展 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS · 483 · 低温甲烷工艺制取天然气技术经济分析 王志伟，常中飞，姚润生 (山西同世达煤化工集团有限公司，山西临汾041000) 摘 要：低温甲烷化技术是焦炉煤气制天然气项目中的关键技术之一，迄今仍未有成热可靠的商业化应用实例。 山西同世达煤化工集团有限公司技术开发低温甲烷工艺合成天然气工业示范装置，该套装置为国内首例，工艺 流程短，成本低，节能显著，为高碳能源低碳化利用奠定了技术基础。 关键词：焦炉煤气；合成天然气 中国是个富煤缺油少气的国家，近年来国内天 然气需求快速增长，煤制天然气成为投资热点，目 前国家已核准的煤制天然气总产能为151亿立方 米。山西同世达煤化工集团有限公司技术中心与太 原理工煤转化技术工程有限公司、杭州林达化工技 术工程有限公司、大连普瑞特化工科技有限公司合 作开发国内首创的利用等温列管水冷反应器合成天 然气中试装置，于2011年1月在同世达焦化项目 区完成1000 h 全流程连续试验，日处理量5000标 准立方米，填补了国内焦炉煤气制天然气领域的空 白。为解决我国天然气供不应求、促进剩余煤气资 源的综合利用做出了示范性的开拓。 1 设备及催化剂选择 甲烷化反应器是合成天然气的关键设备，由于合 成天然气具有强放热反应的特点，世界各国的设计有 适应于自己催化剂的专用反应器，本项目采用杭州林 达化工技术工程有限公司水冷式列管均温型反应器， 业已在合成甲醇的工业化装置上实现了工业化。 镍系甲烷化催化剂由大连普瑞特化工科技有限 公司提供，在工业领域应用广泛。主要设备详见 表1。 2 低温甲烷工艺制取天然气流程 焦炉煤气制取天然气核心在于甲烷化技术，甲 烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应，甲烷化 反应如下： kJ/mol(1)kJ/mol△ kJ/mol(1) kJ/mol △H=-206 △H=- 165 CO?+4H?→CH?+2H?O (2) 在通常气体组分中，1%CO 甲 烷 化 可 产 生 74 ℃的绝热温升，1%的 CO 甲烷化可产生60 ℃ 的绝热温升。 表 1 主要工艺设备表 序号 设备名称 设备规格 数量 材质 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 反应器 电加热器 水冷器 脱杂质罐 粗脱硫罐 精脱硫馕 汽包 脱盐水槽 分离器 煤气压缩机 脱盐水泵 DN350,H为2664,装催化剂23L,脱氧剂为16L DN600,H为4650,110kW U型套管式，F=0.86 m2 DN600,H=1450(T/T),V=2.8m3 DN600,H=1450,V=1.4m3 DN250,H=2000 往复式，3DP20 1 1 1 1 0Crl8Ni9 Q345R 0Cr18Ni9 碳钢 碳钢 碳钢 Q345R 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 电热管36根，实际使用6根 利旧 第一作者：王志伟，男，助理工程师，从事煤化工工程与工艺工作。 E-mail sxjyyrs@。 学兔兔 www . xuet ut · 484 · 化 工 进 展 2011年第30卷 表2 煤气制 SNG 物料数据表组成 组成 H? H CO CO? CH? N? C.Hm H? () 总硫(标况下) 反应前指标/% 56.83～57.60 9.0～9.5 2.23～3.15 22.37～23.25 5.10～6.05 1.8～2.1 0.68～0.85 700 mg/m3 未补碳反应后 31.08～33.56 0 0.62～0.8558.45～60.698.76～9.26 0 0 0 补碳反应后 2.53～2.74 0 94.70～95.43 1.74～1.92 0 0 0 2.1 工艺流程和技术方案 技术上采用国内具有自主知识产权的山西太原理 工煤转化技术工程有限公司申请的“一种利用焦炉气 制取合成天然气的方法 (ZL200910074849.2)”为技术 依托，焦炉煤气制取合成天然气工艺流程总体采用低 压焦炉煤气不循环甲烷化工艺，主要流程由净化粗脱 硫、压缩、精脱硫、加热、甲烷化、冷却、减压分离 组成。详细流程如图1所示。 图1 焦炉煤气合成天然气流程图 1一脱杂质罐；2一粗脱硫罐；3—精脱硫罐；4一汽包 5—脱盐水槽；6—分离罐；7—滤油器；8一反应